智能交流电源系统在站用变中的实践

福建船政交通职业学院 黄国凯

常规类型的站用电源包括直流系统、交流系统、通讯系统和UPS 等，在变电站中站用电源的主要作用是为相关设备提供通风、加热、储能、操作电源和检修照明。在变电站中各个子系统采用分散方式进行设计，独立组屏，不同厂商提供设备，并提供安装、调试服务。对于供电系统也配置专业人员加以维护。当前用变的应用存在些许不足，主要表现在三方面：

自动化技术应用不足。因为子系统相关设备是由不同的厂商提供，因此设备之间的通讯规范兼容性不足，无法实现网络通信管理，综合分析平台构建缺失，系统自动化较低；经济性比较差。因为不同的供货商进行子系统的设计工作，无法综合考虑资源，导致系统造价成本较高。例如，直流系统需要配置电池组，而通信系统、UPS 又需要独立配置电池组，不仅浪费设备同时导致设备间无法协调运行[1]；就站用系统的设计而言，变电站自动化系统逐渐有分布式设计向数字化设计方向发展。现阶段，综合系统逐渐成为站用变信息数据共享平台，但是站用信息始终为简单的附属信息，无法对系统加以统一的管理和实现信息共享。

1 智能交流电源系统在汽车充电站应用方式

现阶段，我国网络技术、智能技术迅速发展进步，我国对于电力系统的建设也逐渐向智能化、自动化方向发展，但是仍然存在较多的常规形式变电站，尤其是经济发展较为落后的地区。通电方式主要为交流、直流和通信电源。现阶段，相比于传统形式变电站，智能变电站的主要差异为电源的安装方式存在差异，智能系统电源系统的设计可以实现直流、交流、逆流多种系统独立设计，有效提升变电站科技指数和运行安全性。

电源系统智能化。现阶段，智能交流电源系统在我国的运行尚不流行，但就当前的应用情况分析，的确取得优秀的成果，所以吗，智能系统最为凸显的技术为优化调整直流电源充电核心，相关人员借助移动振谐开展技术加以优化完善，提升系统通电效率。为确保更加有效的逆电源加以控制，确保线路出现故障问题也可以正常供电，当交流断电时切换成直流逆变，全部工作的开展均是为确保系统处于不同的电流作用时能够有效供电，因此对操作人员综合技术要求比较高。智能系统内电源控制逐渐向稳定趋势发展，由于大量监控设备、系统控制设置已经选用双重控制开展预防紧急事故发生[2]，或部分装置设备出现故障时不会对起亚设备运行产生影响。

安全系数有所提升。相比于传统变电站，智能变电系统运行稳定性大幅度提升，安全性能较高，以往变电站建设存在的主要问题为当某一设备出现运行故障倘若没有及时进行维修极有可能对其他设备的正常运行产生影响，甚至造成整个电源系统运行瘫痪。而智能系统对该问题加以针对性地解决，改进调整走线模式，把交流、直流不同部分加以分开控制，避免电流间存在冲撞情况，借助直流电源进行控制有效提升系统的安全性能。

管理控制科学化。因为智能交流系统建设有信息共享平台，因此可以接货组网络系统把交流电源、直流电源和通信电源加以一体处理，并在外部构建公共接口，将外部蓄电池组取消，简化充电装置，取消USP 外部蓄电池装置，应用逆电器时能够使用直流母线加以代替，频繁出现突发事故部位借助逆变电流加以供电[3]。为节省检修成本可统一处理波形，并对二次配电加以统一管理。

2 智能交流电源系统在站用变中相关技术及智能变电站系统建设

智能站用电源系统。构建信息数据共享平台。站用电源一体化、智能化建设，将直流、交流、逆流和通信电源进行网络智能设计，设置一个借口；进行优化设计。将充电装置、通讯电池组取消，将USP 电池组取消，借助逆变器直接挂于直流母线替代，对于重要负荷，例如事故照明借助逆变电源进行供电，进行统一的波形处理，统一开展二次监控管理，进行状态检修。

数字站用电源系统。实现信息数据的数字化传输；开放系统选择IEC61850规约。

与汽车充电站设计。汽车的充电站包括充电系统、供电系统、监控系统、电池系统和相关配套设施。供电系统的主要作为是为充电设置提供足够的电源，主要由变压器、开关、线路等一次设备和监测装置、控制装置、保护装置等二次设备组成。电力主要来自变电站，在汽车充电站中变电站属于重要电源，包括一次设备与二次设备，在相关技术应用中需要对一次设备、二次设备的应用加以充分地考虑分析[3]。

智能交流电源系统指的是全面整合站用电源，把交流电源、直流电源、逆变电源、通信电源加以统一设计、生产、监控、调试和服务，借助交直流模块把占用电源的各个系统网络化，达到信息共享作用，构建数字化软件平台，把站用电源全部开关加以模块化，将集中的功能分散，保证模块外部不存在二次接线，不存在二次电缆，构建硬件平台，监控模块IEC61850规约、二次电缆、系统通信，将站用电源转变为开放系统。

站用交流系统在大量的变电站中得到广泛的应用。直流充电模块借助移相谐振开关技术，自冷和风冷相关结合，当逆变电源处于正常运行情况时通过交流方式进行供电，切断交流电源后转变为直流逆变。当逆变电源处于正常运行情况时，交流供电，切断交流电后转变为直流逆变。通过智能化设计将成熟的直流技术、交流技术融合应用，降低技术风险。

将站用电源、通讯电源加以整合，将通信电池组取消。在变电站中直流电源环境要求基本一致，建设中所需要遵循技术标准较为相近，经过对直流电池组的运行经验加以整理分析，双套电池组直流控制电源供电稳定性良好，电池组整体出现故障导致停电可能性较小。48V 通信电源选择使用高频模块DC/DC 变换器，各组变换器由两个蓄电池进行供电，输出并联形成N+1备份，当其中一个模块出现故障或者电池组失电都可以确保48V 电源继续供电。通信输入/输出，输出/地，输入/地绝缘超过2000V[4]。虽然通信电源需要正接地，但是借助变换器隔离可以确保两种电源可靠性、独立性。对站用电源、通讯电源加以整合在220kV 和以下电压得到广泛的应用。

监控系统全部设置、显示均具有双重化，当出现监控故障不会对设备的正常运行产生影响，同时一体化监控设置更易出现故障；第四，部分装置出现故障不会对系统的整体运行情况产生影响；第五，直流，交流绝对分开布置、分开走线。对可能产生交流、直流影响部分加以隔离；第六，控制电源、装置电源全部应用直流更为可靠。

3 主要技术方案和特点

3.1 实施方案

首先，站用电源全部开关属于智能模块。把传感器、开关、智能电路整合至机箱模块中。包括降压模块、充电模块、交流馈线、交流进线、逆变电源、直流馈线、蓄电池监测等模块，当站用电源的开关实现模块建设中，可以确保模块的外部不存在二次接线，在外部仅需要设置通信联线，保证维护检修的标准化；其次，将集中功能进行分散设计。把直流馈线的绝缘检测性能设置在馈线模块内，蓄电池的巡检通过分屏实现，缓解柜间存在联络电缆；再次，电源网络的智能化设计。构建站用电源监控模块，把全站的站用电源联成网络加以统一管理，包括直流电源、交流电源、通信电源和逆变电源。而站用电源的状态检修、智能管理奠定基础；第四，站用电源监控模块借助以太网、光纤通信作为媒介，应用IEC61850实现数据传输，实现自动化系统可以像访问网址一样对站用电源的装置数据加以访问。

3.2 主要特点

开关智能化。借助常规的低压开关，把传感器、开关、智能电路整合至一个机箱中，采集输入/输出开关量，在机箱中对相关问题加以解决，实现数据的数字化输送，屏间不存在二次电缆，在模块外不存在二次接线，对外通信选用光纤联络。实现以往设计中薄弱馈线监测、监控得到彻底的改善。开关智能化应用可以使柜体安装的开关数量更多，便于维护检修，全部开关可以智能检测、控制；电气设备智能化运行。工作/备用边进线以及重要的断路器设置均选择电动机构，确保断路器自动化远程合闸、分闸控制。进线的回路装置选择高性能的微处理器测控装置，实时测量、记录、控制进线电源，符合变电站智能系统建设需求。

智能开关一次开展的运行不需要二次回路作为支持，二次回路的主要作用是达到状态监测，关键充电模块、蓄电池的配置与传统方案基本保持一致；中功能进行分散设计。直流绝缘检测分散为“母线绝缘检测+带馈线绝缘检测的馈线开关模块”完成[5]，将常规的二次接线去除，接口选择通信。但是通信不会对各个模块的运行产生影响，相比于传统的设计方案，新方案的实施结果更加具有可靠性、安全性。蓄电池的各个分层设有采集模块，将层间的联线取消。

构建站用电源共享平台。建立监控模块，全部站用电源模块都选择通信把信息传输至监控模块，例如交流进线、直流监控、充电、逆变电源、通信DC/DC、绝缘检测、蓄电池检测等模块。站用电源监控模块使用以太网作为接口，通过IEC61850规约和上位机连接实现通信，框架图如图所示；高级功能。把站用电源中全部开关智能模块构建程序化对硬件平台加以控制，借助通信技术把站用电源的子系统和变电站照明、消防、风机、空调等辅助系统构成网络，构建固话联动软件平台，确保站用电源除了可以保护控制、远程控制、手动控制外，可以可按照相关数据触发条件，激活程序，执行相应动作。

通过以上分析可以得出，智能交流电源系统在站用变应用的优越性主要表现在以下九方面：

可以减少蓄电池组的类型配置，把操作电源、USP、通信等蓄电池组进行整合，合并为统一的蓄电池；一体化设计，外观一致没减少重复配置，降低组屏数，有效节省占地面积；网络化，各个子系统内智能设备借助通信网络和监控器进行连接，监控器单一接口和综自系统、调度系统进行连接；智能化，监控器、远方管理系统能够实施监测站用电源不同子系统的开关量、电量、系统的修改参数、事件信息、遥控开关、运行方式、对时等，对站用电源达到四遥控制；具有较强的兼容性。通过监控中心和各个监控单元兼容连接，一种规约、一个接口和综自系统连接。

更加可靠，实现数据资源共享组屏更加从容，确保蓄电池检修维护的简便性，通过一体化的设计，应用分布式将故障加以有效隔离，某设备出现故障也不会对整个系统的运行产生影响；更加方便，操作简单方便，图形界面的显示更加清晰，一个位置能够对所有电源运行情况加以观察，维护更为便捷；降低TCO，对采购、施工协调加以简化，减少资金投入，降低维护费用，进而降低成本[6]；借助二次配电馈线智能管理系统，把变电站中的辅助设备通过站用电源进行管理，对站用电源、辅助系统进行统一的管理。把站用电源、辅助设备无缝衔接之后，可以实现消防、风机、空调、配电、照明、门禁以及周界的保护，进而实现网络系统的智能化。

综上，把变电站中所应用直流电源、交流电源、通信电源以及逆变电源通过网络通信、监控和系统联动方式，提升站用电源网络的智能化和电源的安全化，缓解分离式系统存在弊端，提升变电站的智能化水平和站用电源的管理水平。